태양계 이야기 1116 - 트로이 소행성 샘플 리턴 프로젝트 OKEANOS

 

(Concept images of the OKEANOS mission. Credit: Acta Astronautica (2023). DOI: 10.1016/j.actaastro.2023.08.044)

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해야 될 일은 많고 쓸 수 있는 예산과 인력은 한정되어 있는 건 우주 탐사 분야도 마찬가지입니다. 따라서 수많은 탐사 프로젝트가 제안 단계나 초기 개념 연구 단계에서 진행하지 못하고 사라집니다. 그러나 이렇게 기회를 얻지 못한 프로젝트라고 해도 그 안에 들어 있는 아이디어는 기발한 것들이 많고 나중에 다른 프로젝트에 영감을 줄 수 있습니다.

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이런 관점에서 일본 우주항공연구개발기구 (Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA)의 과학자들은 취소된 트로이 소행성 샘플 리턴 프로젝인 오케아노스 (Oversize Kite-craft for Exploration and AstroNautics in the Outer Solar system (OKEANOS), 그리스 신화에서 대지를 둘러싸고 흐르는 거대한 대양강(大洋江), 그리고 이를 의인화한 바다의 신)의 상세한 내용을 저널 Acta Astronautica에 공개했습니다.

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목성의 트로이 소행성 군은 목성 궤도에서 앞뒤로 60도 정도 각도에 잇는 라그랑주 점에 있는 소행성들로 목성의 강한 중력 때문에 제법 크고 많은 소행성들이 존재합니다. 과학자들은 이 소행성들이 본래 이 궤도에 있던 소행성이 아니라 태양계 외곽 카이퍼 벨트에서 안쪽으로 이동하던 중 목성의 중력에 포획된 것으로 보고 있습니다. 그런 만큼 행성 형성에 참가하지 못한 태양계 초기 구성 물질을 지금까지 그대로 보존하고 있을 가능성이 높습니다.

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당연히 과학자들은 트로이 소행성에 대해서 많은 관심을 가지고 있습니다. 그리고 이를 최초로 근접 관측하기 위해 나사의 탐사선 루시 (Lucy)가 현재 여러 소행성을 거쳐 트로이 소행성대로 향하고 있습니다. 하지만 아쉽게도 루시는 샘플을 직접 구하진 못하고 그냥 근접 관측만 할 예정입니다.

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오케아노스 프로젝트는 바로 이 트로이 소행성에서 샘플을 확보해 지구까지 가져오는 것이 목표입니다. 과거 JAXA의 하야부사 2나 나사의 OSIRIS-REx 역시 소행성 샘플을 지구로 가져오긴 했으나 지구 근접 소행성인 반면 트로이 소행성은 목성권에 있으므로 예산 문제는 둘째치고서라도 기술적으로 큰 도전입니다.

오케아노스 프로젝트 팀은 이를 위해 모선 - 착륙선 형태의 샘플 리턴 방식을 처음으로 채택했습니다. 그리고 큰 우주선을 목성 궤도까지 보내기 위해 태양 빛을 받아 추진력으로 바꾸는 큰 솔라 세일 (solar sail)과 플렉서블 태양 전지를 일체형으로 만드는 방식을 고안했습니다. 태양풍은 목성 부근에서는 약해지지만, 거대한 솔라 세일 겸 태양 전지에서 전력을 생산해 이온 엔진을 가동하는 하이브리드 방식입니다.

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나쁘지 않은 컨셉이라고 생각하는데, 앞으로 오케아노스 프로젝트가 다른 형태로 부활할 수 있을지 주목됩니다.

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참고

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https://phys.org/news/2024-11-okeanos-mission-samples-trojan-asteroids.html

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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0094576523004496?via%3Dihub